ORCAD Pspice AD V9在电力电子仿真中的应用

本文介绍了仿真软件Pspice A/D绘制原理图及其在电力电子中的仿真中的应用。以绘制三相桥式可控整流电路输出为例，具体分析Pspice A/D在电力电子电路分析和设计中所起的作用。
    关键词：Pspice A/D  电路仿真  电力电子电路

1 引言
    电能以其特有的许多优点获得大众的欢迎，因此交流电和直流电等品种的广泛应用，在许多情况下，需要一种装置进行变换。目前，随着PC机性能的提高，使用PC机仿真方法帮助掌握这些领域的基本知识并解决设计问题是通行的方法。随着开关变换技术的发展以及VMOSFET管的应用，开关频率的极大的提高，以及SPWM的应用。IGBT在电力电子的应用越来越广泛。
    仿真研究是从建电路方程和解电路方程开始的。随着开关变换器和计算机辅助设计技术的发展，仿真分析(建模)方法得到迅速的发展。Pspice是由spice程序发展而来，spice程序的全称为SimulaTIon Program with Integrated Circuit Emphasis。Pspice建立的电路模型采用节点法，但对不同的仿真要求建立不同类型的方程组，相应的采用不同的数字求解方法。
2 Pspice软件的使用步骤和仿真特点
2．1 Pspice软件使用步骤
    使用Pspice软件实现电路仿真的步骤如图1。第一步，根据要求选择正确的电力电子元件画出原理图。第二步，根据要求选择正确的分析方法。启动Pspice仿真。第三步，根据输出的结果和设计要求进行对比，找出不足。根据分析结果对电路作进一步的修改。

2．2 Pspice软件仿真特点
    电力电子电路运行总是伴随着开关器件的周期性通断，因此电路始终处于暂态运行，而电力电子电路的稳态运行，就是电路暂态运行的周期性的重复。当使用Pspice软件对电力电子装置仿真时，主要是利用它的瞬态分析功能，包括傅里叶分析功能。由于电力电子器件本身的精确模型是一个十分复杂的非线性电阻、电容网络，在进行装置仿真时，必须根据仿真目标，选用不同的开关器件模型。
3 OrCAD Pspice A／D V9介绍
        Pspice A／D程序集成了模拟与数字仿真运算法，它不仅可以仿真数字电路和模拟电路，而且它可以仿真模拟和数字的混合电路。它由Pspice2标准所发展起来的。它的特点有：①集成度高。②完整的Probe观测功能。Pspice可完成逻辑分析仪、频谱分析仪、示波器、网络分析仪等仪器的分析功能。③各种高级的仿真功能。例如，温度分析、蒙地卡罗分析、噪声分析等更进一步的分析工具。④模块化和层次化设计。⑤具有数字和模拟仿真能力。⑥元件库扩充功能。
4 三相桥式可控整流电路
    在电流电压相同情况下，采用桥式可控整流电路可获得更高、更平滑的直流输出电压。如图2。

        Va,Vb,Vc为三相交流电源，相位依次差120°。X1，X2，X3为可控硅，分别由Vp1,Vp2,Vp3提供触发信号。触发信号幅度设为10V，设可控硅的触发角为60°，则延迟时间分别为：

    对图2进行瞬态分析可得电压波形如图3所示。?

　

    对V(R1：2)进行傅里叶分析如图4所示。
    从图3b中可以看出直流分量幅值为436.4V。
    如果改变可控硅触发脉冲延迟时间即可控制输出电流电压的平均值，设触发角为120°，则三个触发脉冲的延迟时间为：

    按上述参数设定脉冲源Ｖp1，Vp2，Vp3并对电路进行瞬态分析结果如图5所示。

    它的频谱分析结果如图6所示。

    从图5中可以看出可控整流电路的平均值(直流分量)为222.6V。
    从上述分析可得出，通过改变触发脉冲的触发角可改变输出的电压。利用Pspice仿真可分析电路的一些性能。以达到设计的要求。
5 结论
    本篇论文通过一个简单的例子说明Pspice用法，利用仿真结果分析电路。通过利用Pspice仿真可减少设计时间，提高设计的可靠性。但是仿真过程对电路元件理想化，开关器件模型简化，使得仿真结果不可能完全与实际装置运行状态一致。

参考文献：

［１］王汝文，张杭.电力电子技术应用基础［Ｍ］.西安交通大学出版社，1998
［２］张占松，等.电路和系统的仿真实践［Ｍ］.科学出版社，2000
［３］郑光钦.全能OrCAD混合电路仿真Pspice A／D V9［Ｍ］.中国铁道出版社,2000